Исследование раскрыло хаотичную динамику взаимодействия муравьёв на кофейных плантациях

Иветт Перфекто, профессор Школы окружающей среды и устойчивого развития Мичиганского университета, указывает на гнездо Solenopsis invicta — вида муравьёв, обитающих на кофейной плантации в Пуэрто-Рико. Автор: University of Michigan

Чтобы помочь фермерам сократить использование пестицидов, исследователи из Мичиганского университета изучают экологические системы на сельскохозяйственных землях. Учёные Джон Вандермеер и Иветт Перфекто применили две экологические теории для анализа сложного взаимодействия между тремя видами муравьёв и недавно появившейся мухи, которая охотится на один из этих видов.

Их работа на кофейной ферме в Пуэрто-Рико показала, что взаимодействие муравьёв и хищной мухи создаёт хаотичные паттерны — в классическом понимании хаоса, когда природные популяции подвержены колебаниям из-за взаимодействий организмов внутри системы.

Эти хаотичные паттерны означают, что любой из четырёх видов насекомых может стать доминирующим в определённый момент времени. Понимание того, какие муравьи будут преобладать, может помочь фермерам использовать их для борьбы с вредителями. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Два из трёх изученных нами видов муравьёв играют ключевую роль в биологическом контроле двух основных вредителей кофе», — пояснил Вандермеер, профессор экологии и эволюционной биологии.

В течение 30 лет Вандермеер и Перфекто изучали взаимодействие муравьёв в сельскохозяйственных условиях. Их цель — изменить подход к ведению сельского хозяйства, но для этого сначала необходимо понять экологию агросистем.

«Мы считаем, что нынешняя международная система сельского хозяйства с использованием пестицидов и химикатов не способствует благополучию фермеров и усугубляет изменение климата», — заявил Вандермеер.

В тропиках муравьи играют важную роль в контроле вредителей, но их использование осложняется взаимодействием с другими видами. В данном исследовании учёные изучили два типа экологического поведения: циклическую интранзитивность и сосуществование, опосредованное хищником.

Когда в систему добавляется хищник (в данном случае муха), динамика становится ещё сложнее. Муха охотится на доминирующий вид муравьёв, что влияет на всю экосистему, позволяя любому из четырёх видов временно становиться доминирующим.

Хаотичность системы затрудняет прогнозирование, но моделирование этих процессов может помочь фермерам эффективнее использовать экологические принципы в сельском хозяйстве.

Подробнее: Perfecto, Ivette, Keystone predator and keystone intransitivity and the rescue of a competitively subdominant species, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2421005122